更新時間：2024-10-06 15:49:40作者：留學之路
卡內基梅隆大學ME碩士學習涉及8個領域，每個領域都有3-4個分支，從廣度到深度兩面出發，從而豐富ME碩士學習范圍!
此外，卡內基梅隆大學ME碩士通過密集的研究生課程來滿足對專業技能和人才的需求，這些課程將基礎機械工程涉及到的深度與新興，跨學科方面的廣度融為一體。以至于在學術活動與動手研究和學習機會之間取得平衡，使卡內基梅隆大學的學生能夠通過創新和協作來解決復雜的問題。
添加劑制造：
卡內基梅隆大學在增材制造(AM)研究領域的領導地位包括分析，建模，實驗，鑒定以及設備開發和表征。
專業知識擴展到工藝制圖，幾何和機械特性，優化的裝配，控制系統，粉末特性在金屬增材制造中的作用以及增材 制造零件的精加工工藝和系統。
研究人員正在使用新技術對陶瓷，鋰離子電池電極以及航空航天和生物醫學行業的設備進行3D打印。
微觀/納米制造：
研究人員研究了各種各樣的先進制造工藝和相關設備，以制造微米級和納米級的組件和設備。
專業知識包括微機械加工和微銑削，聚合物的納米成型，軟光刻，半導體和數據存儲制造以及微縮精加工工藝。
醫療機械制造：
研究人員專注于開發和分析生物惰性和可溶性材料的制造工藝。
領域包括：制造可植入醫療設備，例如神經探針，腦機接口和透皮微針;制造外科手術訓練設備;制造皮膚組織支架和機器人皮膚;生產用于健康監測的電子紋身;并開發用于有機機器人的生物聚合物，組織和蛋白質。
從組織的冷凍保存和食物的營養生物利用度到生物醫學成像的計算模型，機械工程系的專家都在探索解決人類健康問題的方法。
生物力學：
專家研究分子，細胞和人體尺度的生物力學。
他們的工作包括探索用于合成肌肉的肌球蛋白，將DNA折紙用于多蛋白系統的納米力學，開發用于顯微外科手術的機器人界面以及制造具有生物靈感的機器人。他們將可穿戴醫療設備與高級分析和機器學習結合在一起，以個性化關節損傷和病理學的康復。他們研究了感覺運動，運動的反饋控制和感覺運動系統中神經可塑性的生理機制。
生物醫學制造
從用于神經探測和無線溫度感測的可植入醫療設備到可溶解的透皮給藥系統，我們的教職員工都在開發和分析生物惰性，有效醫療工具的制造過程。
示例包括組織工程，面筋傳感設備，生物微流體設備制造，用于外科手術訓練，修復和替換受損的組織和器官的3D打印骨骼，以及用于增強感覺，運動和認知功能的可穿戴設備。
計算建模
研究人員開發了具有計算幾何，網格生成，有限元方法和等幾何分析的模型和仿真，用于循環系統的微型計算機仿真和生物醫學成像等應用。他們使用肌肉骨骼成像和可穿戴式傳感器捕獲的現實世界運動中的特定于患者的幾何形狀來設計輔助設備和人體工學產品。
他們將分子動力學模擬，機器學習和統計學習相結合，以理解和預測DNA和蛋白質等生物分子的特性和相互作用。
生物熱技術
我們的專家為生物學和醫學領域的熱能領域開發傳感器，外科手術硬件和物理模型。
他們將研究成果應用于組織的冷凍保存，冷凍手術以及生物系統中的傳熱和傳質等領域。
機械工程系的教師正在創建用于過程仿真的計算機輔助設計工具，以及使用計算方法進行分子生物建模的新穎算法。
計算幾何，CAD和CAE
我們的教職員工研究計算方法和計算機輔助設計，以創建用于可視化，建模，仿真，基于草圖的用戶界面以及人機問題解決方案的工具。這些都會影響從產品設計到醫學成像的各個領域。
用于制造的計算工具
我們的專家創建并應用計算設計工具和計算機輔助制造工具來推進制造過程和技術。這項工作包括可制造性的設計優化和過程仿真的分析軟件。
能源計算
從提高能量轉換和存儲效率到降低能耗，我們的專家通過原子和中尺度模擬以及機器學習探索微觀/納米尺度的現象。
計算生物學與醫學
我們的研究人員尋求通過探索細胞和分子的生物力學，開發更好的醫學成像技術以及開發新穎的算法來對分子，細胞，組織和器官進行生物建模的方法來改善人類健康。
他們將分子動力學模擬，機器學習和統計學習相結合，以理解和預測DNA和蛋白質等生物分子的特性和相互作用。
計算流體動力學(CFD)和多物理場模擬
我們的教師正在開發計算工具，以模擬工程應用程序以及影響其全面復雜性的現象。
他們執行多相流模擬，直接數值模擬(DNS)，大渦流模擬(LES)，多孔介質流模擬，電動學和多物理場模擬。
機械工程系的專家們正在開發新的材料和工藝，以用于高效的能量轉換和存儲設備，探索將全球氣候變化減至最小的方法，等等。
先進的車輛系統和技術
研究人員調查了當前和未來車輛技術的經濟，環境和社會影響。我們如何才能建立更好的技術，即更清潔，更高效，負擔得起且可持續的技術?
燃料電池，高級鋰電池，電動航空，自動駕駛汽車以及圍繞這些技術的政策是我們正在探索的領域。
節能材料
我們的研究人員正在研究新材料，以提高能量轉換和存儲效率，并顯著降低電子產品，照明設備和其他廣泛使用的產品等產品的能耗。最近的一些示例利用3D打印來生產陶瓷和電池電極。
能源和空氣質量
我們的專家調查了能源生產和使用過程中排放的空氣污染物，以及這些污染物如何在大氣中演化。他們探索將對人類健康和全球氣候變化的影響最小化的方法。
清潔電力系統
教職員工探索如何通過可靠的，安全的，經濟的發電廠和其他能源轉換系統來最大程度地減少溫室氣體和其他污染物的排放。他們研究了如何最好地利用可再生能源。
再生能源
我們的教職員工旨在提供清潔，可再生的能源，以使環境除碳，發展可持續的太陽能，并利用藻類等光合微生物開發生物能源技術。聚合物太陽能電池和太陽能熱能轉換是研究領域的兩個例子。
天然氣工程
我們的專家尋求通過探索設計更安全，更高效的鉆探和開采技術，為液體燃料轉化創建便攜式秤以及開發利用替代燃料進行運輸的清潔燃燒技術的方法，以最大程度地減少對環境的影響。
在日益復雜的挑戰世界中，我們的專家正在將機器學習和人工智能技術用作幾乎機械工程領域中不可或缺的工具。
人類健康
機器學習可以從許多方面幫助我們改善人類健康，例如預測和預防肌肉骨骼損傷，個性化康復以及開發抗體以阻止快速變異的病原體。
它還可以幫助我們增強醫學成像的分析，對神經元的復雜幾何形狀進行建模，設計合成生物系統，并在到達醫院之前向醫療團隊提供患者的生命體征。我們的機械工程師將他們獨特的專業知識帶給這些生物醫學挑戰。
自動駕駛汽車
無人駕駛汽車的概念曾經是未來技術的夢想。如今，自動駕駛汽車已成為現實。我們如何確保這些車輛在十字路口，高速公路上和停車場中的安全?
專家使用機器學習，通過模擬，無監督主動感知以及智能物理系統的設計和測試，使自動駕駛汽車變得更加智能和安全。
能源應用的材料發現
更安全，更堅固的電池...所需能源更少的新型陶瓷聚合物混合材料...傳熱預測和改進的能量轉換...這些都是我們的教師正在借助機器學習工具進行研究的領域。
機器學習的計算能力可以篩選和拒絕數百萬種可能的組合，使研究人員可以研究最佳解決方案。否則，此過程將需要在實驗室環境中進行數十年的反復試驗。
設計制造
借助人工智能和機器學習，我們的專家正在轉變和優化設計與制造。這里有一些例子：用設計DNA為汽車和飛機創造新概念;使用計算機視覺檢測3D打印過程中的缺陷;使用智能設計工具將靜態圖紙轉化為主動仿真;以及開發虛擬現實工程仿真，以將學生置于一個互動的，身臨其境的制造環境中。
基礎設施，智慧城市和社會
使用無人機檢查運河和發電廠，繪制空氣污染圖并校準低成本空氣質量傳感器，使用新型節能材料對水進行脫鹽并使用社交媒體數據來預測威脅...這些都是機器學習的一些示例可以在維護和改善我們社區的基礎設施中發揮作用。
卡內基·梅隆大學機械工程系的研究人員正在研究運輸現象和微觀過程，以制造出高效的設備和納米制造材料。
設備和材料處理
從設計和建模階段到制造和測試階段，研究MEMS器件和微尺度工藝。 研究人員探索了諸如納米制造，用于機器人技術的軟材料，微型機器人，DNA折紙等領域。
運輸現象
我們的教師分析電荷，熱量，質量和動量傳輸的實驗測量結果和高保真模型。
他們正在建造高效的燃料電池，制造尺寸小于一微米的藥滴，并開發用于固態照明和太陽能轉換的更好技術。他們使用機器學習來預測與機械工程有關的物理現象。
微觀/納米工程與環境
教師調查影響全球系統的小規模現象的特征和建模。 微型實驗室方法和計算模型著重于開發和優化與能源有關的過程，同時監測大氣的理化特性。機器學習工具使研究人員能夠研究清潔和淡化水的有效方法。
機械工程學院在從基于消費者的創新到新的設計工具和材料等各個領域，都在推動設計理論，方法和自動化領域的前沿。
通過生產實現概念
可以通過3D打印和新材料制造出更好的產品嗎?我們可以設計消費者喜愛的對地球有益的產品嗎?我們是否可以創建新的工具和方法，以便人們設計出創意，功能更好的產品?人工智能和機器學習在創新設計中扮演什么角色?
機械工程學院的師生從概念的早期階段到生產階段都在探索產品設計，重點是設計理論，方法和實踐，以提高新產品的效率和有效性。
設計創新
教師探索產品創造，服務和交互式體驗，這些體驗定義了超出用戶價值期望的新產品機會。
他們在商業，設計和心理學等各個學科之間進行協作，以了解推動消費者選擇產品的決策以及人們如何創造更理想的產品。
學院還在人工智能，生物力學，能源，材料和其他新興技術領域進行合作，以推進針對困難工程問題的解決方案的設計。
設計計算工具
研究人員探索3D建模，生成軟件和機器學習方面的先進技術，以更好地設計新產品。他們研究了諸如幾何建模等計算工具與效率分析以及定制產品機會的集成。其他工作使用優化搜索來探索廣闊的設計空間，尋求創造性的結果或解決具有挑戰性的優化問題的解決方案。
我們的機械工程師還利用人工智能和機器學習工具(例如 深度強化學習)來開發和使用高效的算法來解決一系列復雜問題。這些工具可應用于從醫療保健到機器人技術再到電子設計的一系列領域。
從可伸縮電子設備到微型移動機器人，機械工程系的專家正在通過跨學科的協作來創造用于人類交互的下一代機器人技術。
受生物啟發的機器人
天然生物具有驚人的能力，激發了機器人技術領域。螞蟻大小的機器人應如何與數千個微型傳感器一起移動和協同工作?我們可以從貓和蟑螂的運動中學到什么?我們如何創建像動物一樣強大且適應性強的機器人和生物混合機器人系統?我們的研究人員正在研究這些問題以及更多。
柔軟可穿戴的機器人
從敏感的人造皮膚到可拉伸的電子設備，從生物混合機器人技術到用于機器人輔助運動的假肢設備，我們的教職員工都在開發技術，以實現安全，最小限度的人機交互。
創新包括用于可伸縮傳感器和電路的液體嵌入式彈性體電子設備(LE3)。
行走，奔跑，跳躍，爬行，滾動和飛行的機器人
研究人員探索有腿的機器人技術，以設計出更好的控制器，以實現穩定的穩定性，能效和快速的運動，包括在非結構化地形上可靠行駛的能力。
他們創造了用于基礎設施檢查，空中運輸，農業監測，自主點對點飛行以及調查微型機器人技術的技術。
微型機器人和納米機器人
由微珠和DNA納米結構組裝而成的磁性微泳機器人的制造和控制...在水中行走并用納米纖維粘合劑爬壁的生物啟發機器人... 用于顯微外科手術和顯微外科手術工具的機器人設備...
這些是我們在微米和納米級機器人技術方面研究的一些示例，該領域需要多學科的協作方法來解決問題。
特殊任務機器人
無論是在颶風后通過碎片操縱還是在水下修理油輪，機器人都可以執行對人類來說是困難而危險的任務。
無人駕駛汽車，物聯網和工廠自動化是系統需要與其他系統，設備和人員進行協調和通信的領域。精度，效率和安全性至關重要。
醫療機器人
微型機器人可以導航毛細血管以進行藥物輸送，臨時性，非侵入性電子紋身以進行醫學監測……這些都是我們的專家如何通過將生物醫學和機械工程與機器人技術相融合的研究來改善人類健康的一些示例 。
各種各樣的項目包括微創微型移動機器人，通過機械輔助，器官和血管的計算，3D成像和仿真以及外科手術訓練工具來提高機動性的設備。